С самого своего появления авиация была привязана к нефтяной промышленности. Без продукции последней она в прямом смысле слова оставалась на земле. До определенного времени такая ситуация почти ни у кого не вызывала претензий, а высказываемое недовольство обычно касалось логистики или цен на топливо. В последние годы в этой области произошел заметный сдвиг – желая удешевить эксплуатацию авиационной техники, сначала военные, а затем и гражданские авиаторы начали искать способы снизить различные издержки. Ранее это делалось исключительно за счет совершенствования аэродинамики воздушного судна и снижения расхода топлива. Теперь к малому потреблению планируется «подключить» еще и дешевое топливо.
Единственная на данный момент альтернатива нефтепродуктам – биотопливо. Помимо расчетной дешевизны в сравнении с ископаемыми углеводородами, биотопливо также вписывается в текущие тенденции, касающиеся охраны окружающей среды. По определению биотопливо изготавливается из природных возобновляемых материалов, поэтому его применение должно меньше портить экологическую ситуацию на планете. Именно забота об окружающей среде стала причиной ряда серьезных решений в области авиационного топлива. Не так давно ведущие авиастроители и компании-перевозчики приняли документ, согласно которому к 2020 году топливная эффективность самолетов должна увеличиться не менее чем на полтора процента. С двадцатого года в Европе будут введены новые ограничения на выбросы авиацией вредных веществ, а к середине текущего века в «выхлопе» самолетов должно стать в два раза меньше углекислого газа. Вариантов достижения таких, пока что фантастических, показателей много. В то же время, более-менее перспективным является только применение топлива, получаемого из возобновляемых природных ресурсов. Понимая это, чиновники Евросоюза предлагают к 2020 году довести использования биотоплива до четырех процентов от общего количества потребляемого авиацией горючего.
Стоит отметить, что за последние пять лет самолеты и вертолеты разных классов и типов совершили более полутора тысяч полетов с использованием горючего биологического происхождения. Конечно, далеко не все вылеты остались без рекламаций, но даже сейчас явно виднеются положительная тенденция и неплохие перспективы. Только вот те полеты были скорее экспериментом, нежели полноценной эксплуатацией. Кроме того, даже 4% от общей доли топлива – это тысячи тонн. В настоящее время биотопливная отрасль просто не в состоянии обеспечить такие колоссальные объемы продукции. Еще одна современная проблема почти всех сортов биотоплива касается чисто экономической стороны дела. В качестве ее примера можно привести прошлогодний опыт компании Lufthansa. В течение полугода доработанный лайнер Airbus A321 совершал регулярные полеты на пассажирских маршрутах. Один из двигателей самолета работал на стандартном авиационном керосине, другой – на смеси керосина и биотоплива в пропорции один к одному. Как в результате выяснилось, расход биотоплива был на один процент меньше затрат керосина. Не самый лучший показатель, хотя он и вселяет надежду. Однако любые перспективы, связанные с экономией объема затраченного топлива, пока что не вселяют экономической надежды. Большинство сортов биотоплива, которые могут быть применены в авиации, стоят в два-три раза дороже простого авиационного керосина.
Защитники идеи биотоплива утверждают, что при развертывании серьезного производства стоимость пока еще альтернативного горючего будет сокращаться. А вот цена авиационного керосина из-за ряда экономических причин начнет повышаться. Утверждается, что в определенный момент цены сравняются, а затем биотопливо станет выгоднее нефтяного. Такая точка зрения вполне имеет право на существование. В то же время, наблюдаемый в последние годы рост стоимости нефти и ее производных является не столько естественным процессом, сколько последствием работы бирж и контролирующих организаций. Вполне возможно, что в будущем, когда биотопливо получит значительное распространение, ценовые проблемы начнутся уже с сырьем для его производства. Кроме того, вырабатываемое из растительного сырья топливо имеет еще одну характерную проблему. Для выращивания сырья нужны соответствующие площади, которые не могут появиться из ниоткуда, да и проблемы с урожайностью никто еще не отменял. Во второй половине двухтысячных годов американские исследователи подсчитали «цену» широкого внедрения. Согласно их данным, для обеспечения замены одного процента объема нефтяного топлива требуется отдать под «биотопливные» посевы десятую часть сельскохозяйственной земли всех Соединенных Штатов. Естественно, такие перспективы никак нельзя назвать хорошими и полезными.
Помимо прочего, биотопливо первого поколения имело неприятную особенность, касавшуюся его характеристик. Так, этиловый спирт, полученный из растительного сырья, оказывается невыгоден в экономическом плане из-за того, что его требуется значительно больше, чем керосина. Что касается биодизельных топлив, то на большой высоте они склонны к загустению или даже кристаллизации. Для применения в авиации перспективное горючее должно быть не только сравнительно дешевым и схожим по своим характеристикам с керосином. В таком случае для перевода авиапарка на новое топливо не придется менять еще и двигатели, что грозит дополнительными расходами, в том числе и на создание таких моторов. По этой причине ведущие страны мира пока что предпочитают если и вкладывать деньги в создание биотоплива, то исключительно в исследования новых его сортов и создание перспективных технологий изготовления. Оно и понятно: в таком случае расходы будут достаточно большими, но все же не до такой степени, какими они могли бы стать при полной перестройке всех отраслей, которым нужно жидкое топливо.
В ближайшие годы США планирует потратить на разработки новых сортов биотоплива около полумиллиарда долларов, причем часть суммы возьмут на себя частные инвесторы. Первым новым типом топлива, созданным по этой программе и получившим сертификат пригодности к эксплуатации в авиации, может стать т.н. ACJ. Такое горючее делается путем переработки этанола, который, в свою очередь, можно получать из сахарного тростника, как это делается в Бразилии, или из кукурузы (технология, применяемая в США). Топливо ACJ получается относительно простым в производстве и, как следствие, достаточно дешевым в сравнении с другими сортами. Однако уже на стадии разработки оно подверглось критике. Утверждается, что некоторые этапы производства ACJ почти полностью сводят на ноль все экологические преимущества топлива. В оправдание приводятся доводы относительно производства из природных материалов, а также возможности относительно быстрого внедрения топлива в оборот без необходимости серьезных перестроек инфраструктуры или техники. Особо отмечается, что топливо ACJ предназначено для самостоятельного использования, а не в смеси с керосином, что требовали все предыдущие сорта. ACJ сразу имеет в своем составе ряд необходимых углеводородов, без которых невозможно достигнуть характеристик авиационного керосина.
Интересной особенностью сферы топлива биологического происхождения является разнородность сырья в зависимости от региона. В качестве примера можно привести ранее упоминавшийся этанол из сахарного тростника или кукурузы. Различные сорта и виды растений за годы эволюции и селекции приспособились к произрастанию в определенных районах и не могут быть перенесены в регион с отличным климатом. Кроме того, ни одна из стран пока что не может обеспечить производство таких количеств сырья, при которых она сможет если не стать монополистом, то хотя бы занять большую долю рынка биотоплива. Да и фирмы, занимающиеся разработкой такого топлива, пока что не имеют единого мнения насчет оптимального сырья для перспективного горючего. Так, корпорация Boeing в настоящее время вплотную занимается вопросами переработки некоторых водорослей, растущих у побережья Китая, Airbus ставит на европейское растение под названием рыжик, а ряд других компаний прорабатывает кустарники вида малли, другие водоросли и т.д. Пока что любое топливо кроме ACJ требует разбавления керосином, что явно не способствует скорейшему выходу на рынок. С другой стороны, перспективный «керосин» из рыжика или водорослей может оказаться более безопасным в экологическом смысле.
Наиболее перспективным направлением развития биотоплива сейчас считается создание комбинированных смесей из растительных и «нефтяных» компонентов. Иными словами, из какого-либо растения производится горючее-полуфабрикат, имеющее неплохие, но недостаточные для использования в авиации характеристики. Затем в него добавляется специальный комплекс присадок, изготовленный из нефтяного сырья. Присадки, естественно, могут немного испортить экологические параметры готовой смеси, однако значительно поднимут показатели экономичности. Благодаря более эффективному сгоранию такая смесь может быть не хуже используемого сейчас авиационного керосина. Главное при разработке подобных топливных композиций – соблюдение баланса между ценой, количеством вредных выбросов и удельным расходом. Пожалуй, только правильное сочетание этих вещей позволит в будущем действительно добиться двукратного сокращения выбросов углекислого газа.
В нашей стране вопрос биотоплива пока изучается гораздо хуже, чем в зарубежных странах. Определенные исследования и наработки есть, но пока они не могут соревноваться с тем, что делается за границей. Не так давно появились сообщения о том, что Россия может присоединиться к международным программам разработки и изготовления биотоплива. Компания-авиаперевозчик Lufthansa в сотрудничестве с Airbus ведет свой проект по созданию перспективного горючего. В начале этого лета комиссия из специалистов обеих фирм посетила несколько поволжских фермерских хозяйств. Некоторые поля этих хозяйств в порядке эксперимента были отданы под рыжик, который предполагается использовать в качестве сырья для топлива. Ранее на этих землях выращивалась пшеница, однако ввиду регулярных проблем с урожайностью часть полей была выведена из севооборота. «Люфтганза» и «Эйрбас» надеются в сотрудничестве с местной администрацией и фермерами не только вернуть земли в использование, но и сделать их прибыльными. Если урожайность рыжика будет приемлемой, в Поволжье может быть построено несколько перерабатывающих заводов, а местное население получит немалое количество рабочих мест. Помимо поволжских земель, Airbus и Lufthansa «положили глаз» на некоторые районы Африки. Климат части Черного континента позволяет выращивать такие растения, как ятрофа, которые так же могут быть сырьем. В будущем это может стать причиной конкуренции между фермерами разных стран. Правда, специфика сельского хозяйства с нестабильной урожайностью может стать причиной отсутствия какой-либо борьбы за контракты: выращивание и переработка сырья будет распределена по нескольким регионам с таким расчетом, чтобы неурожай в одной местности не совпал с недостатком продукции в другом.
Последняя проблема, которая стоит на пути широкого распространения в авиации биотоплива – отсутствие инфраструктуры. Судя по действиям той же «Люфтганзы», предприятиям-перевозчикам придется самостоятельно строить перерабатывающие заводы и организовывать все соответствующие каналы перевозки. Поэтому в ближайшие 10-15 лет керосин сохранит за собой ведущие позиции в области сортов авиационного топлива. Позже биотопливо постепенно начнет отвоевывать все большие доли рынка авиационного топлива, хотя не быстро и не сразу. Что касается более далекой перспективы, то для рассуждений на эту тему стоит учитывать слишком много факторов. Цены на сырую нефть могут значительно колебаться в обе стороны, против некоторых добывающих нефть стран могут быть применены международные санкции и т.д. Наконец, массовое производство биотоплива в таких объемах, в которых его будет хватать не только для обеспечения одной авиакомпании, все еще остается делом будущего. Поэтому сперва следует найти оптимальные сорта биотоплива, начать их производство и лишь потом считать выгоды в отдаленной перспективе.
По материалам сайтов:
http://aviaport.ru/
//vpk.name/
http://infobio.ru/
http://iata.org/
http://lenta.ru/
Рябов Кирилл
